Il telescopio Fermi-LAT e la ricerca di Materia Oscura - Luca Latronico INFN-Torino
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Il telescopio Fermi-LAT e la ricerca di Materia Oscura Luca Latronico INFN-Torino luca.latronico@to.infn.it ! on behalf of the Fermi-LAT collaboration ASI e le missioni per l’Astrofisica delle Alte Energie Roma, 16-6-2016
Cape Canaveral 11-6-2008
LAT
Large Area Telescope
telescopio pair production
• 20 MeV – ~ 1 TeV
• ~1M canali, 5 computers
• 3 ton, 650 watt
!
Gamma-ray Burst Monitor
contatori
• 8 keV – 40 MeV
2
Contributi italiani
MEu
6 2000-2005 - COSTRUZIONE TKR
2006-2008 - CALIBRAZIONE E LANCIO
2009-2016 - OPERAZIONI E ANALISI
3
19
• suddivisi al ~ 50% tra ASI e INFN
(INAF non discusso qui)
• apparati, strutture, personale TD, OCF
• + in-kind di strutture, staff, centro dati
Milestones
• 2004 Dec. - delivery of first flight units *
• 2005 Dec. - LAT integration completed*
• 2006 Jun. - LAT environmental test cycle
• 2006 Dec. - GLAST observatory integration
• 2006 Aug. - Calibration Unit Beam Test
• 2007 Jun. - GLAST environmental test cycle
• 2008 Jun. 11 - launch
• 2008 Aug. - science operations start
• 2009 Aug. - data go public
• 2011 Aug. - release Pass 7 *
• 2012 Jun. - NASA SR approval
• 2013 Aug. - release Pass7 REP
• 2014 Jun. - NASA SR approval
• 2015 Jun. - release Pass 8*
• 2016 Jun. - NASA SR approval
8 years stable operations
1G photon public
Funding recommended
Funding confirmed
CALET
Contesto operativo dopo NASA Senior Review 2016
http://science.nasa.gov/astrophysics/2016-senior-review-operating-missions/
5
Temi scientifici per operazioni estese
❖ Messaggeri cosmici
‣ fotoni, elettroni
❖ Astrofisica nel tempo
‣ da transienti di decine di
microsecondi ad emissioni
periodiche di anni
❖ Materia Oscura
‣ WIMP e ALPs
❖ Astro-particelle
‣ siti e accelerazione dei raggi
cosmici
Controparti di onde gravitazionali
arXiv:1602.08492
LVT151012 ApJ
Occultazione terrestre
arXiv:1606.04901
Subm. ApJ
Campo di vista del LAT
GW150914
arxiv:1602.04488
ApJ
GW151226
Il cielo gamma di Fermi
???
GeV Sky Galactic Point Sources Isotropic
Raggi gamma dalla materia oscura
arXiv:0908.0195
Raggi gamma dalla materia oscura
Le sorgenti di DM
Satellites Galactic Center
Milky Way Halo
Low background and good Good Statistics, but source
Large statistics, but diffuse
source id, but low statistics confusion/diffuse background
background
CR Electrons
Spectral Lines
Isotropic” contributions
Little or no astrophysical uncertainties, good
Large statistics, but astrophysics,
source id, but low sensitivity because of
galactic diffuse background
expected small branching ratio
Galaxy Clusters
Low background, but low statisticsEccesso dal centro galattico
2016, ApJ, 819, 44
Calore et al., 2015,
PRD 91, 063003
spiegato da WIMP di ~100 GeV e sezione d’urto termica (convenzionale)
MA anche da meccanismi astrofisici (ms pulsar, non omogeneita’ CR)Nessun segnale dalle galassie nane assenza di segnale gamma e mancanza di controparte astrofisica escludono scenari di materia oscura convenzionali che spiegano l’eccesso nel centro galattico
Prospettive con galassie nane
2016, Phys. Rep., 636, 1
DES: arXiv:1508.03622,1503.02584,1503.02079
con piu’ dati e con il previsto aumento del numero di galassie nane
potremo escludere WIMPs fino a ~400 GeV (con sezione d’urto
termica) o trovare evidenza di DMContributi nello spettro isotropo
Limiti spettrali su IGRB
conservativi - gamma solo da DM realistici - con gamma galattici e da sorgenti
la profondita’ dei cataloghi recenti e le
nuove tecniche per stimare popolazioni
sotto soglia spiega ora la quasi totalita’
dell’emissione isotropa
2015, JCAP, 9, 8
2015, ApJL, 800, L27
ancora lontani dallo scenario convenzionaleCross-correlazioni angolari
PRL 114, 241301 (2015)
segnale compatibile con DM convenzionale ma spiegabile anche
con opportune popolazioni di sorgenti astrofisicheConclusioni ❖ Fermi prosegue fino al 2018 ❖ la ricerca di controparti EM alle onde GW e’ il maggiore punto di forza, secondo la Senior Review ❖ I limiti di Fermi sulla materia oscura sono i piu’ stringenti e robusti e sfidano il WIMP miracle ❖ la pluralita’ di target e segnature, unica di Fermi, consente controlli incrociati delle ipotesi sugli eccessi per ridurre incertezze astrofisica
Many more highlights not covered here:
Solar Flares, 2015, ApJL, 805, L15,
Novae, 2014, Science, 345, 554,
DM lines, 2015, Phys. Rev. D, D91, 122002
Gamma-ray anisotropies and x-correlations, PRL 114, 241301 (2015)
Fermi legacy:
gamma-ray emission in PSR away from surface, e.g. 2013, ApJS, 208, 17
rejection of simplest single-zone emission in blazars, e.g. 2015, ApJ, 810, 14
Crab flares, e.g. 2011, Science, 331, 739
challenges to standard GRB afterglow model, e.g. 2014, Science, 343, 42
complete 400+ LAT Collab. publications at https://www-glast.stanford.edu/cgi-bin/pubpubPass 8 LAT performance ❖ larger energy range, higher acceptance, better resolution ❖ Pass 8 performance and data publicly released June 2015
Cross-correlazioni APS
x-corr compatible with pure DM
models, but viable astrophysical
tomographic analysis models existLimiti sugli ALP
2016, PRL
arxiv:1603.06978
❖ Nessuna evidenza di Axion Like Particles
‣ cercati nelle oscillazioni indotte da ALP nei fotoni di NGC1275
‣ coupling > 5 × 10−12 GeV−1 per masse di ALP 0.5Linee di annichilazione di DM
f = 0.61 ± 0.19
PRD. 91, 122002 (2015)
evidenza di linea nel dataset 3.7 anni / Pass 7 annullata con
maggiore statistica (Pass 8 + modified survey)Puoi anche leggere
